Uma pequena chapa de cobre de massa m = 0,300 kg e calor específico c = 385 J·kg?¹·K?¹, área A = 0,050 m² e…

Questão

Uma pequena chapa de cobre de massa m = 0,300 kg e calor específico c = 385 J·kg?¹·K?¹, área A = 0,050 m² e absortividade a = 0,80 é exposta à irradiância I = 900 W·m?². Desprezando perdas por convecção e emissão, calcule a taxa inicial de aquecimento dT/dt da chapa. Use P_abs = a·I·A e P_abs = m·c·(dT/dt).

1. A) dT/dt = 36/(0,300), ignorando c.
2. B) dT/dt = 36/300, trocando kg por g.
3. C) P_abs = 0,8·900·0,05 = 36 W ? dT/dt = 36/(0,300·385) ˜ 3,12×10?1 K·s?¹ (˜0,312 K/s).
4. D) dT/dt = 36/(0,500·385), usando m errado.
5. E) dT/dt = 36/(0,300·100), usando valor errado de c.

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

1. Calcule a potência absorvida pela chapa com P_abs = a·I·A = 0,80 · 900 · 0,050 = 36 W. Passo 2: Iguale essa potência à taxa de variação de energia térmica da chapa, P_abs = m·c·(dT/dt). Passo 3: Isole a taxa de aquecimento: dT/dt = P_abs / (m·c) = 36 / (0,300 · 385) = 36 / 115,5 ≈ 0,312 K/s, ou seja, aproximadamente 3,12×10^-1 K/s. Passo 4: Verifique a unidade: W é J/s, e J/(kg·K) multiplicado por kg dá J/K, logo (J/s)/(J/K) = K/s, que é coerente. Passo 5: Por que as outras estão erradas. A ignora o calor específico c, o que superestima o resultado em cerca de 385 vezes. B usa a massa como 300 sem c, misturando gramas com quilogramas e também ignorando c. D usa m = 0,500 kg, que não é a massa da chapa, e resulta em cerca de 0,187 K/s. E usa c = 100 em vez de 385 J/(kg·K), resultando em 1,2 K/s. O gabarito oficial C está correto e coincide com a resolução independente.

💡 Dica: Utilize as fórmulas para calcular a potência absorvida e a taxa de aquecimento.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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